Lyocell: Een Duurzame, Sterke Celstofvezels voor Mode en Industrie

Lyocell is een kunstmatig vezel afgeleid van cellulose, in de Verenigde Staten vermarkt onder de naam Tencel. Geproduceerd via een oplosmiddel-spinproces, blijft de cellulose chemisch onveranderd, wat resulteert in een uitzonderlijk sterk stof. De veelzijdigheid strekt zich uit van auto filters, touwen, abrasieve producten, verbanden, beschermingskleding en, meest prominent, dameskleding.

Achtergrond

Cellulosegebaseerde textielen gaan terug tot de midden-19e eeuw, maar commerciële productie begon in 1889. De Zwitserse chemicus George Audemars ontving in 1855 een Engels octrooi voor kunstzijde gemaakt van moerbei bast. Hij nam het proces van de zijderup na door de binnenvezel van de bast op te lossen en draden te vormen met een naald-dipptechniek. De Engelse chemicus Joseph W. Swan verbeterde Audemars' proces, door de oplossing door fijne gaten te persen om filamenten voor elektrische lampen te creëren. Hoewel Swan in 1885 cellulosestof toonde, wist het geen belangstelling te wekken.

De Franse chemicus Graaf Hilaire de Chardonnet brak in 1889 nieuw grond door "kunstzijde" – later bekend als rayon – te presenteren op de Wereldtentoonstelling in Parijs. Een fabriek in Besançon, Frankrijk, opende in 1891, waardoor rayon de mainstream mode bereikte. In de Verenigde Staten begon de American Viscose Company, een affiliatie van Samuel Courtaulds & Co., in 1910 met rayonproductie, wat de basis legde voor wat Courtaulds PLC (nu Accordis Fibers) zou worden.

De 20e eeuw zag snelle vooruitgang in kunstmatige vezels. Acetaat debuteerde in 1924, nylon in 1939, en acryl en polyester in de jaren '50. In tegenstelling tot synthetische polymeren afgeleid van petrochemicaliën, zijn rayon, acetaat en lyocell cellulosegebaseerd – vaak gelabeld als "natuurlijke" vezels, hoewel ze industriële verwerking vereisen.

In de late jaren '70 en vroege jaren '80 pionierten Courtaulds Fibres en American Enka een oplosmiddel-spinmethode die het proces vereenvoudigde en vergroende. Conventioneel rayon, een geregenereerde cellulosevezel, vereist meerdere stappen – het omzetten van cellulose in xanthaat, oplossen in kaustische soda, en daarna regenereren. Oplosmiddel-spinnen gebruikt daarentegen een niet-toxische amine-oxide die volledig gerecycleerd wordt, wat de milieubelasting dramatisch reduceert. Lyocell trad in 1992 de Amerikaanse markt binnen onder de merknaam Tencel, en de generieke naam lyocell werd in 1996 geadopteerd. Lenzing AG, een Oostenrijks bedrijf, trad de markt binnen na de overname van American Enka's rayon-operatie in 1992.

Rauwmaterialen

De kernbestanddeel is cellulose, een natuurlijk polymer aanwezig in alle plantencellen, en de primaire bron voor katoen, hennep en linnen. Voor lyocell wordt cellulose geëxtraheerd uit loofhoutpulp – meestal eik en berk – gekweekt op beheerde boerderijen ongeschikt voor andere landbouw. Het proces gebruikt een amine-oxide oplosmiddel en water, met afwerkingsmiddelen zoals zeep of silicone smeermiddelen. Lyocell stoffen worden geverfd met kleurstoffen compatibel met katoen en rayon.

Het Productieproces

Bereiden van de Houtpulp

• 1. Loofbomen bestemd voor lyocell worden geoogst, naar de fabriek getransporteerd, in 20-ft (6,1-m) lengtes gezaagd, en ontbast met hoge-druk waterstralen. De stammen worden gehakt in vierkanten iets groter dan postzegels, en vervolgens in chemische vergisters gevoerd die ze in natte pulp zetten. De pulp ondergaat wassen, optioneel bleken, drogen tot een dik vel, en opwikkelen op massive spulen van maximaal 500 lb (227 kg).

Oplossen van de Cellulose

• 2. In de lyocell-fabriek worden cellulose-vierkanten afgerold, in één-inch stukken gesneden, en in een verwarmd, geperst vat met amine-oxide geladen.

Filteren

• 3. De cellulose lost op in een heldere oplossing na een korte weektijd. De oplossing wordt gefilterd om te garanderen dat alle deeltjes volledig zijn opgelost.

Spinnen

• 4. De gefilterde oplossing wordt door spinneretten gepompt – apparaten met talloze kleine gaten die lijken op een douchekop – wat lange vezelstrengen creëert. Deze strengen worden gedoopt in een verdunde amine-oxide bad om ze te fixeren, en daarna gewassen gedemineraliseerd water.

Drogen en Afwerken

• 5. Vezels gaan in een droogkamer waar water verdampt. Ze worden vervolgens behandeld met een smeermiddel (zeep, silicone of anders) om als ontwarringsmiddel te fungeren, wat het volgende karderen en spinnen vergemakkelijkt.

Laatste Stappen

• 6. Gedroogde vezels vormen tow – een lang, niet-gedraaid bundel van filamenten. Tow wordt gekrimpt om textuur toe te voegen, gekaard om strengen uit te lijnen, gesneden, en gebaald voor verzending naar stoffabrieken. Het hele proces, van rauwe cellulose tot gebaalde vezel, duurt typisch ongeveer twee uur.

Herwinning van het Oplosmiddel

• 7. Amine-oxide wordt herwonnen en hergebruikt. De verdunde oplossing wordt geëvaporeerd om water te verwijderen, waarna het oplosmiddel terug naar het geperste vat wordt geleid. Typisch wordt 99% van het oplosmiddel teruggewonnen.

Kwaliteitscontrole

Lyocell-productie vindt plaats in een handvol state-of-the-art fabrieken wereldwijd. Geavanceerde computermonitoringsystemen beoordelen continu vezeltreksterkte, kleur, denier (vezel-diameter), rek, vochtgehalte, en afwerkingsapplicatieniveaus. De systemen detecteren ook spinneret-verstoppingen die "afval" filamenten produceren, wat zorgt dat alleen hoogwaardige vezels de markt bereiken.

Bijproducten en Afval

Lyocell-productie genereert geen schadelijke bijproducten en is merkbaar minder toxisch en afvalrijk dan andere cellulosevezels. De cellulosebron wordt duurzaam geoogst van beheerde boomboerderijen, en het amine-oxide oplosmiddel is niet-toxisch en bijna volledig gerecycleerd, wat milieuverontreiniging voorkomt. De resulterende stoffen zijn van nature biologisch afbreekbaar. Vergeleken met andere kunstmatige vezels, verbruikt lyocell-productie minder water en energie, wat de milieureferenties versterkt.